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CEREC Masters: Eröffnet 3D-Druck neue Perspektiven?

„Wird der 3D-Druck unser neuer Freund?“. Mit dieser Ankündigung eröffnete Dr. Andreas Kurbad, Viersen, den alljährlich stattfindenden Kick-off Day der Cerec-Systemanwender im Januar 2022. Damit verband Kurbad die Entwicklung der fort-schreitenden Digitalisierung in der Zahnheilkunde, die zum Ziel hat, dreidimensionale Strukturen zu erfassen zum computergestützten Formen und zum Herstellen von subtraktiv geschliffenen Keramikrestaurationen. Hieraus ergab sich konsequenterweise auch die Forderung aus der Praxis, das virtuell konstruierte Design als Funktionsmodell, als therapeutisches Hilfsmittel oder auch als temporäre Versorgung dreidimensional auszudrucken. Damit sind wir beim additiv arbeitenden 3D-Druck gelandet.

Bild: 3D-gedruckte, semipermanente Seitenzahnbrücke aus Komposit. ©Werling

Die stürmische Entwicklung des „3D-Drucks als neuer Standard“ thematisierte der Cerec-Anwender, Dr. Gerhard Werling, Zahnarzt in Bellheim und Landau, gestützt auf eigene Erfahrungen aus niedergelassener Praxis. Die Modellherstellung im 3D-Drucker ist eminent wichtig, da in zunehmendem Maße Datensätze von digitalen Abformungen aus der Praxis die „analogen“ Abformungen für die Zahntechnik ersetzen. Physische Modelle sind jedoch zur manuellen Formgebung von Zahnersatz erforderlich, etwa für das vestibuläre Verblenden in Schichttechnik oder zur approximalen Einpassung.

Der besondere Vorteil des 3D-Drucks ist die additive Fertigung und die Ausführung von komplexen Medizinprodukten in absoluter Formfreiheit. Dies ermöglicht die Fertigung mit innenliegenden Hohlräumen durch eine schichtweise, individuelle Materalisierung sowie die computergesteuerte Ausgestaltung des Materialauftrags zur Schaffung von dichten Strukturen. Ähnlich dem „Nesting“ der digitalen Datens-ätze für die schleifende Bearbeitung wird der Datensatz für den 3D-Druck vorberei-tet. Hierzu wird der Datensatz auf der Bauplattform virtuell positioniert, ausgerichtet, geschnitten (Slicing) und ggfs. mit Stützstrukturen versehen.

3D-Drucker nutzen folgende Technologien: Stereolithografie (SLA) und Digital Light Processing (DLP) für lichtempfindliche Polymere mit Schichtstärken 25-150 µm; Poyjet Modelling (PJM) 16-30 µm; Fused Filament Fabrication (FFF) für Polyamid, PAEK für 50-200 µm-Schichten. Weitere Drucksysteme ermöglichen die Verarbei-tung von Polymer- und Metallpulver für das selektive Laserschmelzen. Die Reaktion der photopolymerisierenden Kunststoffe ist wellenlängenabhängig; zur finalen Durchhärtung ist eine Exposition im separaten Belichtungsgerät erforderlich.

3D-Druck
Schalen-Provisorien aus dem 3D-Drucker. © Kurbad

3D-Druck in der digitalen Praxis

Eingesetzt werden 3D-Drucker zur Fertigung von temporären Kronen (Abb. 1-2), von Mock-up (Abb. 3), Modellen (Abb. 4), Aufbissschienen (Abb. 5), Provisorien (Abb. 6), Implantat-Bohrschablonen, für Situations- und Arbeitsmodelle sowie Einsetzschlüsseln für aufwändige prothetische Rehabilitationen. Der Druck von KfO-Alignern kann den aufwändigen Modelldruck für das Thermoforming ersetzen. Teleskoparbeiten, über den ganzen Kiefer auf einem Scan basierend, können mit der im Mund verklebte Tertiärstruktur (Weigl-Protokoll) auf dem Resinmodell passge-nau eingesetzt werden. Damit kann laut Werling die klassische Funktionsabformung material- und zeitsparend ersetzt werden.

Die Ausgabe der Druckdaten im Cerec-System erfolgt zur Zeit noch über differenzierte Wege. Druckdaten im STL-Format mit geschlossener Geometrie werden laut Kurbad mit der Software Connect 5.2 ausgegeben. Gesockelte Modelle werden mit der Cerec Ortho SW bereitgestellt. Für die Ausgabe von Restaurationsdaten ist die inLab SW erforderlich. Ein digitales Mock-up kann im STL-Format mit DXD Software ausgedruckt werden. Mit einer Implantat-Software kann auf Basis eines Intraoralscans die geplante chirurgische Bohrschablone unmittelbar drucktechnisch gefertigt werden (Sicat, SprintRay).

3D-Druck
Gedrucktes FZ Mock-up, hier noch mit Stützgerüst. © Kurbad

Permanente Versorgungen – geht das?

Erfahrungen mit Langzeitprovisorieren zeigen, dass der 3D-Druck das Potential hat, Restaurationen als zusätzliche Option zu drucken. Dafür sind mittlerweile zahnfarbige Materialien verfügbar, die für Kronen geeignet sind. Diese sind, abhängig vom Hersteller und der Zusammensetzung des Materials, für temporäre oder semiper-manente Versorgungen einsetzbar. Limitierend sind in der Regel die Materialstärke sowie die mögliche Spannweite von Brückenkonstruktionen. Für implantatprothetische Versorgungen kann im Vorfeld ein passgenaues Provisorium gedruckt werden, das nach der Enossal-Insertion direkt eingesetzt wird.

Gemäß einer Studie der Charité Zahnmedizin bietet der 3D-Druck künftig die Option, Kompositaufbauten aus Keramikpartikeln gefüllten Kunststoffen und Okklusal-Veneers für die Bisserhöhung mit Mindestwandstärke von 1,0 mm zu fertigen. Auch angeborene Schmelzdefekte (MIH) können mit gedruckten Full-Veneers versorgt werden (Beuer, Prause; 2021). Allerdings werden 3D-gedruckte Versorgungen aus Polymeren die Ästhetik, Festigkeit, Funktion und Langlebigkeit der Dentalkeramiken in naher Zukunft nicht ersetzen können. Als rudimentäre Sofortlösung können gedruckte Restaurationen jedoch eine brauchbare Alternative sein.

Die additive Fertigungstechnologie und 3D-Druckmaterialien werden künftig in herausfordernden Situationen, die bisher nur mit einem hohen zahntechnischen Aufwand oder umfangreich zahnärztlich invasiven Maßnahmen lösbar waren, erfolgreich eingesetzt werden können. Daraus ergibt sich fortlaufend ein immer größer werdendes Indikationsspektrum (Beuer; 2021).

3D-Druck
Gedruckte Aufbissschienen mit Stützstruktur. © Kurbad

Die Perspektive auf einen Blick

Der 3D-Druck ist eine sich rasch entwickelnde Technologie, die auch in der Zahnmedizin breite Akzeptanz findet. Der 3D-Druck wurde vor über drei Jahrzehnten entwickelt. Heute erlebt er aufgrund des Auslaufens vieler Patente eine rasante Verbreitung und wird oft als Schlüsseltechnologie der nächsten industriellen Revolution bezeichnet. Im Vergleich zu konventionellen (Wachsausschmelzverfahren) und subtraktiven, computernumerisch gesteuerten Prozessen bietet der 3D-Druck verfahrenstechnische Vorteile, besonders im Zusammenhang mit dem digitalen Workflow in der Praxis. Kunststoffe und Komposite können drucktechnisch zu Modellen, therapeutischen Hilfsmitteln und zu temporären oder semipermanenten Versorgungen verarbeitet werden.

Der Übergang zur klinischen Anwendung 3D-gedruckter Teile hängt in hohem Maße von den verfügbaren Materialien und der Software ab, die nicht nur die erforderliche Genauigkeit, sondern auch die notwendigen physikalischen und biologischen Eigenschaften erfüllen müssen. Mit diesem Bericht vom Kick-off der Cerec Masters wurde das Ziel verfolgt, zu belegen, dass sich der 3D-Druck reibungslos in den Praxisablauf einfügt und komplexe Behandlungsschritte vereinfacht. Damit ist aber auch für die kommende Zeit die Herausforderung verbunden, der klinischen Anwendung und der Bewährung unsere besondere Aufmerksamkeit zu widmen.

Autor: Manfred Kern, Wiesbaden

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